折射式红外变焦光学系统内部杂光分析

针对折射式红外变焦光学系统内部的杂散辐射,设计了焦距240-60mm、系统F/#为4、视场11.96°-2.84°、工作波段为3.7-4.8μm的制冷型中波红外变焦光学系统。该系统为二次成像结构,并且有100%的冷光阑效率。利用杂散光分析软件Light Tools,建立光学机械结构模型并判断出关键表面,分析得到探测器像面接受的热辐射,根据信噪比推断出目标的最小辐亮度。采用光路倒置的方式分析光路中各光学表面产生的冷反射大小,分析了光学系统在不同焦距时的冷反射效应,结果表明该光学系统具有较好冷反射抑制效果。     

红外成像技术及其应用

介绍了红外成像技术的发展现状及其系统组成,比较了主动成像和被动成像及光机扫描成像和凝视成像的区别,分析了应用红外成像技术对空间弱目标探测中杂散辐射的来源、影响及其抑制措施.最后给出了红外成像技术在安防监控、医学诊断和工业检测方面的应用.     

红外光学系统团簇污染对系统杂散辐射特性的影响

红外光学系统中光学元件表面污染粒子的存在会引起系统杂散辐射特性的变化,并导致系统信噪比的下降。本文研究讨论了光学元件表面的团簇污染模型,并以典型的卡塞格伦式红外望远镜系统为例,利用ASAP光学追迹软件,仿真分析了该系统主镜在团簇污染后的杂散辐射特性以及系统目标-背景对比度的变化,并讨论了污染团簇位置的影响。经研究分析发现,光学元件镜面的团簇污染不仅会造成系统杂散辐射特性的变化,还会使系统的目标-背景对比度明显降低。并且,污染团簇在光学元件表面沉积的位置对系统杂散辐射的影响也会有所不同,且镜面边缘附近团簇污染的影响较中心位置附近更为明显。因此,在实际应用中,需要严格控制光学元件表面污染粒子的覆盖率,并及时合理地清洗镜面。     

高变倍比长波红外连续变焦光学系统设计

针对非制冷型320×240型探测器设计了一个变倍比为10x的长波红外连续变焦光学系统,并利用ZEMAX光学设计软件进行像质评价。该系统的工作波段处于8~12μm,可以实现30~300mm范围内的连续变焦,F#可达到1.5,在空间频率16lp/mm处MTF>0.4,接近衍射极限。该系统具有变倍比大、相对孔径大、成像质量高等特点,满足系统成像质量要求。     

跃度连续的通用简谐梯形组合凸轮曲线的参数优化

针对高速度高精度分度凸轮机构的特点，文献「１」提高了一种新型的通用简诸梯形组合凸轮曲线。本文作者以频率比在一定范围的残余振动响主尖为目标函数，最大理论加速度为主要约束，对此曲线的参数进行了优化，以寻求综合性能比传统的常用运动规律更为优良的凸轮曲线，研究的结论验证了文献「２」所提出的高速分度凸办线的设计准则，在Ｔｕｒｂｏ Ｃ２０环境下开发的Ｃ语言通用优化软件可用于分度凸轮曲线的工程设计。     

飞机红外辐射的理论计算

选取适当的理论计算方法，给出计算步骤和计算公式，全面地计算了飞机的红外辐射，包括飞机发动机尾气流—尾焰、发动机尾喷口及飞机蒙皮这３种辐射源的辐射．在所假设的飞行状态下得出了这３种辐射源的全辐射量和红外波段辐射量，并对计算结果进行了简要的比较和分析     

红外热风协同加热实验台结构设计与仿真验证

为了分析多种加热因素耦合作用对路面加热效果的影响规律,进行沥青路面红外辐射与热风协同加热实验研究,在分析沥青路面协同加热机理与考虑协同实验的具体要求基础上,设计了实验台的具体结构形式,并建立了沥青路面与实验台的协同加热仿真模型,借助CFD仿真软件进行仿真分析,实现协同加热实验台结构优化与加热性能仿真验证分析。结果表明:所设计的协同实验台能够满足红外辐射与热风协同加热实验所需的加热距离和风速要求范围,实现热风均匀分布;协同加热板在加热距离调整时能够均匀加热路面;热风发生箱能够持续为加热实验提供温度稳定、风速可控的热风,验证了实验台的加热性能等能够满足热再生协同加热多因素耦合实验研究的要求,可为协同加热实验台的设计制造与未来沥青路面热再生协同加热装置的研发提供依据。     

红外变焦系统结构设计

为了模拟目标成像大小的变化过程,设计了一款17x的红外变焦系统,为保证系统在变焦过程中像面的稳定性,应用动态光学知识在Matlab中建立数学模型,得到变焦拟合曲线。重点针对变焦系统的结构进行了设计与分析,由物理制约条件出发分析了凸轮直径、工作转角及螺旋升角间的关系。实验表明,基于动态光学设计的凸轮曲线可以保证系统在变焦过程中像面稳定,成像质量良好。     

红外辐射陶瓷材料的制备及应用

介绍了以过渡金属系、堇青石矿物材料等为代表的红外辐射陶瓷材料的制备及红外辐射性能，综述了几种典型的红外辐射陶瓷材料，如陶瓷釉面砖、陶瓷涂层、陶瓷微粒、陶瓷纤维等在国防、医疗、保健、节能等领域中的应用。     

基于目标探测光学补偿红外变焦系统设计

为提高联合变换相关器的探测能力,针对2/3英寸红外CCD探测器,设计了一种红外光学补偿变焦系统,应用于联合变换相关器的红外目标探测。该系统在焦距100-200mm内连续变焦,工作波段为8-12μm,F数为3。系统仅由7片透镜组成,引入两个非球面。像质评价结果表明：在整个变焦范围内,在截止频率17lp/mm时,各视场MTF接近衍射受限曲线,像质优良、像面稳定,满足光学系统的总体设计要求。     

红外变焦距光学系统的设计

由于非致冷焦平面阵列红外探测器不需要制冷,可以在常温环境下工作,因此配合这种探测器的光学系统在军事和民用上得到了非常广泛的应用。本文介绍一种用于非致冷焦平面阵列红外探测器的长波红外变焦距系统的设计,系统采用传统的透射光路形式,其工作波段8-12μm,变倍比3.5:1,最后利用CODE V光学设计软件对其像质进行了评价。     

中波红外系统两挡变倍机构的研究

光电跟踪测量系统主要用于发现并跟踪远距离运动目标。在目标跟踪过程中，需要根据目标大小变换光学系统焦距。有时用短焦搜索目标，有时用长焦观察目标细节。传统的变倍机构采用导轨丝杠形式，将变倍镜组安装在滑板上，随着电机带动丝杠转动，实现变倍镜组移动。但是其缺点是结构复杂、加工装配难度大、易卡死等。本文针对这些缺点，采用了创新技术设计了一种变倍机构，改平移切换镜组为旋转切换镜组形式，解决了易卡死问题，同时结构简单、定位精度高、故障率低。光学同轴性小于30＂，重复定位精度可达到5＂以内。     

变焦电子腹腔镜物镜光学系统的设计

医用内窥镜在现代医学中的应用越来越广泛,为了使医生在临床检查的时候能够更好的观察病灶图像,设计一种可以实现变焦的电子腹腔镜物镜的光学系统,可以对病灶图像进行原位放大观察。以高斯变焦公式为基础,利用ZEMAX软件模拟设计了一个变焦物镜的光学系统,当视场范围在24°~64°,焦距在5mm~15mm三倍变焦,成像大小保持在6mm左右。传递函数设定在40线对时,其传递函数(MTF)要满足≥0.6,点列图弥散斑直径≤0.05mm。设计具有大视场,镜片数少,结构简单等特点,可以对病灶图像进行放大,具有较高的实际应用价值。     

双波段红外摄远物镜设计

红外双波段成像系统以其全天候环境适应和抗干扰能力,以及双波段信息量互补等特性,在科技以及军事领域获得了广泛应用。本文分析了红外光学系统的结构形式和红外材料的特性,应用ZEMAX光学软件设计了一个焦距为200mm,F数为3,2w=7．04。的双波段红外摄远物镜。利用像差平衡理论,在设计过程中通过非球面的使用解决了红外双波段摄远物镜的像差校正问题,极大地改善了成像质量。在截止频率为171p／mm时,长波红外各视场的MTF值均大于0．3,中波红外各视场的MTF值均大于0．5。系统结构紧凑、性价比高,满足了设计要求。     

用于多光谱辐射测温的VNIR波段变焦镜头设计

采用多光谱辐射测温法对火工品燃烧温度进行检测时,要求热辐射系统同时能够成像,针对此要求对系统进行了设计。从测量参数约束出发,对变焦镜头主要参数、变焦方程以及各组元的基本参数进行了计算。依据变焦原理与变焦方程编写MATLAB分析程序,以正切差、视场角、系统总长为约束条件,综合考虑光焦度分配,以寻求最佳的结构参数,设计的变焦镜头可实现400~1700nm波段图像信号的传输。最后采用ZEMAX软件,分别在可见光和近红外波段进行优化设计和像质分析。可见光波段在满足视场要求的情况下,其各点传递函数均不小于0.5@100lp/mm,满足移动精度的要求。     

四片式变焦距长波红外光学系统设计

针对320×240焦平面阵列探测器（像元大小25μm×25μm）,设计了一个变倍比为3倍的长波红外连续变焦光学系统,其工作波段为8~12μm,从短焦到长焦位置的F数从0.98到0.85逐渐减小,可实现焦距在45~135mm范围内连续变焦。该系统由4组元组成,每个组元仅有一片透镜;共8个面,其中5个为非球面、1个为衍射面。使用ZEMAX光学设计软件进行像质评价和优化后,在空间频率20lp/mm处,系统在整个变焦范围内MTF接近衍射极限。     

折衍混合长波红外摄远物镜设计

红外光学系统具有可全天候工作、远距离观察等优势,在军事及民用领域均得到广泛应用。但由于温度对红外系统影响较大,所以需要对其进行消热差设计。依据消热差及色差原理选择适合的透镜材料,利用衍射元件的消热差和色差的特性,设计了波段为8~12μm,全视场为2ω=6°,焦距为 f=100mm , F数为2,温度补偿范围-40℃~60℃的长波红外折衍混合摄远物镜。使用保罗I棱镜来折叠光路,使系统结构紧凑,摄远比达到了0.8。该系统在-40℃~60℃范围内,调制传递函数（MTF）优于0.5,接近衍射极限,成像质量良好。     

变焦系统初步设计

变焦镜头分为机械补偿式和光学补偿式两种基本类型。根据变焦范围,適当选择透镜之间的初始位置。使用本文推导的基本公式可以求出变焦镜头的高斯解。文中提供的一些数据可供参考。